package com.hyper_yang._02_datastructure;

import java.util.Arrays;

// 大顶堆
// Williams 建堆 1、插入元素，将元素加入堆的末尾 2、再将该元素从下往上与父节点比较，上浮 (有点冒泡的感觉)
// Floyd 建堆 1、找到最后一个非叶子节点 2、从后往前，对每个节点执行下潜
public class MaxHeap { // 重点 1.heapify() 2.down() 3.up()
    int[] array;
    int size;

    /**
     * @param capacity 堆的容量 (并不等于实际 size)
     */
    public MaxHeap(int capacity) {
        this.array = new int[capacity];
    }

    public MaxHeap(int[] array) {
        this.array = array;
        this.size = array.length;
        heapify();
    }

    // 建堆
    private void heapify() {
        // 找到最后一个非叶子节点 size / 2 - 1 适用于索引为 0开始的
        for (int i = size / 2 - 1; i >= 0; i--) {
            down1(i);
        }
    }

    // 将 parent索引处元素下潜，与两个孩子之间较大者交换，直至没孩子或孩子没它大
    private void down(int parent) { // 递归实现
        int left = parent * 2 + 1;
        int right = left + 1;
        int max = parent;
        if (left < size && array[left] > array[max])
            max = left;
        if (right < size && array[right] > array[max])
            max = right;
        if (max != parent) {
            swap(max, parent);
            down(max); // 拿新的索引下沉
        }
    }

    private void down1(int parent) { // 非递归实现
        while (true) {
            int left = parent * 2 + 1;
            int right = left + 1;
            int max = parent;
            if (left < size && array[left] > array[max])
                max = left;
            if (right < size && array[right] > array[max])
                max = right;
            if (max == parent)
                break;
            swap(max, parent);
            parent = max; // 更新 parent索引
        }
    }

    private void swap(int i, int j) {
        int temp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = temp;
    }

    /**
     * 获取堆顶元素
     *
     * @return 堆顶元素
     */
    public int peek() {
        if (size == 0)
            throw new IllegalStateException("heap is empty,cannot peek");
        return array[0];
    }

    /**
     * 删除堆顶元素
     *
     * @return 堆顶元素
     */
    public int poll() {
        if (size == 0)
            throw new IllegalStateException("heap is empty,cannot poll");
        // 先记录堆顶元素
        int top = array[0];
        // 交换尾部元素
        swap(0, size - 1);
        // size -1
        size--;
        // 下沉，重新变为大顶堆
        down(0);
        return top;
    }

    /**
     * 删除指定索引处的元素
     *
     * @param index
     * @return array[index]
     */
    public int poll(int index) {
        int deletedNum = array[index];
        swap(index, size - 1);
        size--;
        down(index);
        return deletedNum;
    }

    /**
     * 替换堆顶元素
     *
     * @param replaced 新元素
     */
    public void replace(int replaced) {
        array[0] = replaced;
        down(0);
    }

    /**
     * 堆的尾部添加元素
     *
     * @param offered 新元素
     * @return 是否添加成功
     */
    public boolean offer(int offered) {
        if (size == array.length)
            return false;
        up(offered);
        size++;
        return true;
    }

    /**
     * 将 offered元素上浮，直至 offered小于父元素或浮至堆顶
     *
     * @param offered
     */
    private void up(int offered) {
        int child = size;
        while (child > 0) {
            int parent = (child - 1) / 2;
            if (offered > array[parent]) {
                array[child] = array[parent];
            } else {
                break;
            }
            child = parent;
        }
        array[child] = offered;
    }

    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7};
        MaxHeap maxHeap = new MaxHeap(arr);
        System.out.println(Arrays.toString(maxHeap.array));
        System.out.println(maxHeap.size);
    }
}
